第2章機(jī)器人機(jī)械

1、 任何動作的設(shè)計，最終都要通過機(jī)械去完成任何動作的設(shè)計，最終都要通過機(jī)械去完成 因此：因此：機(jī)械部分才是機(jī)器人設(shè)計中最關(guān)鍵的機(jī)械部分才是機(jī)器人設(shè)計中最關(guān)鍵的部分部分 設(shè)計原則：設(shè)計原則：以簡單為第一準(zhǔn)則。在設(shè)計的全以簡單為第一準(zhǔn)則。在設(shè)計的全過程中，要時刻貫穿盡量使用最簡單、明了、過程中，要時刻貫穿盡量使用最簡單、明了、直接的結(jié)構(gòu)去實現(xiàn)所需要功能的設(shè)計理念。直接的結(jié)構(gòu)去實現(xiàn)所需要功能的設(shè)計理念。 齒輪齒輪 直齒輪：直齒輪是機(jī)器人制作結(jié)構(gòu)中最常使直齒輪：直齒輪是機(jī)器人制作結(jié)構(gòu)中最常使用的一種齒輪，呈圓柱形，輪齒均勻分布于用的一種齒輪，呈圓柱形，輪齒均勻分布于外圓柱面，輪齒面垂直于軸，輪齒平行于軸

2、外圓柱面，輪齒面垂直于軸，輪齒平行于軸線。線。 斜齒輪：斜齒輪也呈圓柱狀，輪齒和軸線成斜齒輪：斜齒輪也呈圓柱狀，輪齒和軸線成一定角度。相對直齒輪，斜齒輪傳動更安靜，一定角度。相對直齒輪，斜齒輪傳動更安靜，可以傳遞更大載荷，承受最高轉(zhuǎn)速?？梢詡鬟f更大載荷，承受最高轉(zhuǎn)速。 蝸輪：蝸輪由蝸桿和蝸輪兩部分組成，可以視為用蝸輪：蝸輪由蝸桿和蝸輪兩部分組成，可以視為用兩個斜齒輪以適當(dāng)角度配對傳動。兩個斜齒輪以適當(dāng)角度配對傳動。 其中蝸桿樣子像螺栓，輪齒具有很小的螺旋角。蝸其中蝸桿樣子像螺栓，輪齒具有很小的螺旋角。蝸桿的從動輪使用斜齒輪或直齒輪。桿的從動輪使用斜齒輪或直齒輪。 蝸輪工作安靜，可以獲得極高的減

3、速比，并具有自蝸輪工作安靜，可以獲得極高的減速比，并具有自鎖功能。鎖功能。 自鎖功能意味著當(dāng)沒有功率輸入的時候，蝸輪依然自鎖功能意味著當(dāng)沒有功率輸入的時候，蝸輪依然能夠保持在原位置，不會因重力或其他原因出現(xiàn)反能夠保持在原位置，不會因重力或其他原因出現(xiàn)反向移動。向移動。 對于機(jī)器人競賽來說，在某些情況下，特別需要自對于機(jī)器人競賽來說，在某些情況下，特別需要自鎖功能。蝸桿和從動蝸輪分別在垂直平面和水平平鎖功能。蝸桿和從動蝸輪分別在垂直平面和水平平面上轉(zhuǎn)動，可作垂直方向轉(zhuǎn)動。面上轉(zhuǎn)動，可作垂直方向轉(zhuǎn)動。 錐齒輪：又稱傘齒輪，其外形呈圓錐狀。它錐齒輪：又稱傘齒輪，其外形呈圓錐狀。它的輪齒可以是直齒，并

4、和旋轉(zhuǎn)方向垂直。也的輪齒可以是直齒，并和旋轉(zhuǎn)方向垂直。也有少量傘齒輪的輪齒是彎曲的。傘齒輪可承有少量傘齒輪的輪齒是彎曲的。傘齒輪可承載的能力比較大，而且和蝸輪一樣，可以作載的能力比較大，而且和蝸輪一樣，可以作垂直方向旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)動。垂直方向旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)動。 行星齒輪：行星齒輪其實是直齒輪的組合，行星齒輪：行星齒輪其實是直齒輪的組合，主要用于承載能力很強(qiáng)而空間卻有限的場合，主要用于承載能力很強(qiáng)而空間卻有限的場合，例如直流電機(jī)的變速箱部分。例如直流電機(jī)的變速箱部分。 齒條是在一個矩形長條上，所有齒平行排列齒條是在一個矩形長條上，所有齒平行排列成直線的機(jī)械零件。它可以固定帶有小齒輪成直線的機(jī)械零件。它可以固

5、定帶有小齒輪軸轉(zhuǎn)動的部件，即可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直軸轉(zhuǎn)動的部件，即可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動；或者固定齒條部分，當(dāng)小齒輪轉(zhuǎn)動線運動；或者固定齒條部分，當(dāng)小齒輪轉(zhuǎn)動時，帶有小齒輪的部件則會在齒條上產(chǎn)生平時，帶有小齒輪的部件則會在齒條上產(chǎn)生平行移動。行移動。 同步輪是一種特殊的齒輪，它與同步帶配合同步輪是一種特殊的齒輪，它與同步帶配合使用。作為力的傳動，同步輪上的齒形、齒使用。作為力的傳動，同步輪上的齒形、齒距等參數(shù)必須和使用同步帶嚴(yán)格一致。經(jīng)同距等參數(shù)必須和使用同步帶嚴(yán)格一致。經(jīng)同步帶連動的兩個軸的轉(zhuǎn)動參數(shù)則完全同步。步帶連動的兩個軸的轉(zhuǎn)動參數(shù)則完全同步。當(dāng)需要多個零件動作完全一致地同步進(jìn)行時

6、，當(dāng)需要多個零件動作完全一致地同步進(jìn)行時，應(yīng)采用同步帶機(jī)構(gòu)。同步帶機(jī)構(gòu)必須利用配應(yīng)采用同步帶機(jī)構(gòu)。同步帶機(jī)構(gòu)必須利用配套的齒形帶輪和同步帶。套的齒形帶輪和同步帶。 通過傳動皮帶，將通過傳動皮帶，將2個皮帶輪相連，在改變個皮帶輪相連，在改變轉(zhuǎn)速情況下進(jìn)行動力傳送。輪的主要參數(shù)有轉(zhuǎn)速情況下進(jìn)行動力傳送。輪的主要參數(shù)有輪的外徑以及輪上的皮帶槽。常見的有矩形、輪的外徑以及輪上的皮帶槽。常見的有矩形、半圓、梯形幾種，皮帶槽的形狀則根據(jù)傳送半圓、梯形幾種，皮帶槽的形狀則根據(jù)傳送帶的形狀來決定。機(jī)器人競賽常先選用合適帶的形狀來決定。機(jī)器人競賽常先選用合適的傳送帶，再決定皮帶輪的加工。的傳送帶，再決定皮帶輪的

7、加工。 為減少摩擦力，提高機(jī)械效率，軸承是常采為減少摩擦力，提高機(jī)械效率，軸承是常采用的部件。機(jī)器人競賽中使用的是微型軸承，用的部件。機(jī)器人競賽中使用的是微型軸承，軸承內(nèi)徑為軸承內(nèi)徑為46ram，外徑為，外徑為1320ram。軸承加裝單蓋或雙蓋，以防止灰塵進(jìn)入。軸軸承加裝單蓋或雙蓋，以防止灰塵進(jìn)入。軸承內(nèi)徑中的軸以及外徑安裝孑承內(nèi)徑中的軸以及外徑安裝孑L都要精確加都要精確加工成緊配合。對微型軸承的安裝過程，要特工成緊配合。對微型軸承的安裝過程，要特別小心，防止其變形或損壞。別小心，防止其變形或損壞。 機(jī)器人結(jié)構(gòu)中常使用各種直徑的軸。由于軸機(jī)器人結(jié)構(gòu)中常使用各種直徑的軸。由于軸相對比較細(xì)長，加工

8、困難，價格又高，因此相對比較細(xì)長，加工困難，價格又高，因此可在金屬構(gòu)件店購買各種直徑的軸銷來代替，可在金屬構(gòu)件店購買各種直徑的軸銷來代替，效果很好。直徑分別為效果很好。直徑分別為3ram、4mm、5ram、6ram、8ram、l0mm的軸銷都能購買到，可的軸銷都能購買到，可用鋼鋸或其他方法加工成合適的長度來使用。用鋼鋸或其他方法加工成合適的長度來使用。 螺桿也是機(jī)器人裝配中常用到的，在家庭裝螺桿也是機(jī)器人裝配中常用到的，在家庭裝潢商店可以購買到吊頂用的直徑為潢商店可以購買到吊頂用的直徑為68mm的螺桿。在金屬構(gòu)件商店，還可以買到不銹的螺桿。在金屬構(gòu)件商店，還可以買到不銹鋼或黃銅螺桿。對于所需螺

9、桿的長度小于鋼或黃銅螺桿。對于所需螺桿的長度小于l00mm的情況，可直接購買長螺絲釘來代替。的情況，可直接購買長螺絲釘來代替。 目前，競賽機(jī)器人大多采用輪式或履帶式移動機(jī)構(gòu)，少數(shù)雙目前，競賽機(jī)器人大多采用輪式或履帶式移動機(jī)構(gòu)，少數(shù)雙足機(jī)器人也并非真正意義上的雙足。足機(jī)器人也并非真正意義上的雙足。機(jī)器人移動使用的車輪，一般由硬鋁加工而成，車輪的直徑機(jī)器人移動使用的車輪，一般由硬鋁加工而成，車輪的直徑根據(jù)機(jī)器人底盤離地的要求并參考移動速度而定。直徑小，根據(jù)機(jī)器人底盤離地的要求并參考移動速度而定。直徑小，底盤距地近，重心低，穩(wěn)定性較好。一般選擇車輪的直徑為底盤距地近，重心低，穩(wěn)定性較好。一般選擇車輪

10、的直徑為6080mm。加工要求同心度高；對于車輪中心的軸孑。加工要求同心度高；對于車輪中心的軸孑L，要，要求最好外嵌大于求最好外嵌大于l0mm厚的黃銅外套。軸套上等分鉆三個緊固厚的黃銅外套。軸套上等分鉆三個緊固孔，孔內(nèi)壁攻孔，孔內(nèi)壁攻M3或或M4螺紋，以便將動力軸固定在車輪外。為螺紋，以便將動力軸固定在車輪外。為增大機(jī)器人移動時與地面間的摩擦力，防止打滑，要將車輪增大機(jī)器人移動時與地面間的摩擦力，防止打滑，要將車輪外圈加工成矩形槽，以橡膠等摩擦力大的物質(zhì)包裹在車輪外外圈加工成矩形槽，以橡膠等摩擦力大的物質(zhì)包裹在車輪外圈。比較簡單可行的方法之一，是選擇合適內(nèi)徑的橡膠密封圈。比較簡單可行的方法之一

11、，是選擇合適內(nèi)徑的橡膠密封圈緊緊套在車輪的矩形槽內(nèi)。因此，車輪的最終尺寸要和能圈緊緊套在車輪的矩形槽內(nèi)。因此，車輪的最終尺寸要和能得到的橡膠密封圈型號與內(nèi)徑相吻合。密封圈可在橡塑商店得到的橡膠密封圈型號與內(nèi)徑相吻合。密封圈可在橡塑商店內(nèi)買到。內(nèi)買到。 使用兩輪驅(qū)動的機(jī)器人，常將兩驅(qū)動輪作為使用兩輪驅(qū)動的機(jī)器人，常將兩驅(qū)動輪作為主動輪安裝在后部兩側(cè)，而在前部正中央位主動輪安裝在后部兩側(cè)，而在前部正中央位置安裝一個萬向輪，主要用以支撐。萬向輪置安裝一個萬向輪，主要用以支撐。萬向輪在受力情況下可向任意方向轉(zhuǎn)動，將機(jī)器人在受力情況下可向任意方向轉(zhuǎn)動，將機(jī)器人設(shè)計成帶有一個萬向輪的三輪結(jié)構(gòu)，可以減設(shè)計成

12、帶有一個萬向輪的三輪結(jié)構(gòu)，可以減小轉(zhuǎn)彎半徑。由于前部萬向輪的靈活性，機(jī)小轉(zhuǎn)彎半徑。由于前部萬向輪的靈活性，機(jī)器人可以按要求實現(xiàn)運動控制。器人可以按要求實現(xiàn)運動控制。 鏈條是一種很好的傳動帶，最常見到是自行鏈條是一種很好的傳動帶，最常見到是自行車和摩托車上的傳動鏈條。它不易打滑，傳車和摩托車上的傳動鏈條。它不易打滑，傳動可靠，傳動承載力較強(qiáng)?？蛇x用摩托車體動可靠，傳動承載力較強(qiáng)?？蛇x用摩托車體內(nèi)部使用的小型鏈條，在摩托車維修店就可內(nèi)部使用的小型鏈條，在摩托車維修店就可購到。一般是一條鏈，兩個配對鏈輪，價格購到。一般是一條鏈，兩個配對鏈輪，價格便宜，質(zhì)量好。鏈條的尺寸可以根據(jù)需要加便宜，質(zhì)量好。鏈

13、條的尺寸可以根據(jù)需要加長或減短，鏈條兩端的鏈輪在安裝時應(yīng)在同長或減短，鏈條兩端的鏈輪在安裝時應(yīng)在同一平面上，這樣，鏈條在同一直線上傳動效一平面上，這樣，鏈條在同一直線上傳動效率高，不易滑脫。同時，安裝的鏈條要松緊率高，不易滑脫。同時，安裝的鏈條要松緊適度。適度。 使用履帶也是競賽機(jī)器人常用的移動方式之使用履帶也是競賽機(jī)器人常用的移動方式之一。它比車輪移動慣性小，容易控制，但速一。它比車輪移動慣性小，容易控制，但速度比輪式低。履帶移動機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，自制度比輪式低。履帶移動機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，自制困難，加工造價高，一般從玩具廠選擇合適困難，加工造價高，一般從玩具廠選擇合適的尺寸，購買全套部件裝配使用，或

14、者直接的尺寸，購買全套部件裝配使用，或者直接購買履帶式玩具加以改裝。使用寬的同步帶購買履帶式玩具加以改裝。使用寬的同步帶進(jìn)行再加工，也可充當(dāng)履帶使用。進(jìn)行再加工，也可充當(dāng)履帶使用。 顧名思義，連軸器的功能就是將主動軸和從顧名思義，連軸器的功能就是將主動軸和從動軸連接起來，從而使驅(qū)動軸隨主動軸轉(zhuǎn)動。動軸連接起來，從而使驅(qū)動軸隨主動軸轉(zhuǎn)動。連軸器有剛性連軸器和彈性連軸器兩類，每連軸器有剛性連軸器和彈性連軸器兩類，每類又有兩端相同軸徑和不同軸徑之分。剛性類又有兩端相同軸徑和不同軸徑之分。剛性連軸器要求在安裝中，主動軸要和驅(qū)動軸完連軸器要求在安裝中，主動軸要和驅(qū)動軸完全同心轉(zhuǎn)動，否則因受力不平衡等原因

15、，極全同心轉(zhuǎn)動，否則因受力不平衡等原因，極易造成相連部件的損壞。易造成相連部件的損壞。 我們知道的移動機(jī)器人，多數(shù)以電機(jī)驅(qū)動，我們知道的移動機(jī)器人，多數(shù)以電機(jī)驅(qū)動，但電機(jī)速度一般每分鐘近但電機(jī)速度一般每分鐘近6000轉(zhuǎn)。速度雖然轉(zhuǎn)。速度雖然很高，但電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動力矩卻很小，無法驅(qū)很高，但電機(jī)輸出轉(zhuǎn)動力矩卻很小，無法驅(qū)動機(jī)器人移動。為了增加驅(qū)動力，就要使用動機(jī)器人移動。為了增加驅(qū)動力，就要使用減速機(jī)構(gòu)，進(jìn)行速度和力矩變換。減速機(jī)構(gòu)，進(jìn)行速度和力矩變換。 兩個不同齒數(shù)的齒輪分別連在主動軸和從動軸上，兩個不同齒數(shù)的齒輪分別連在主動軸和從動軸上，兩軸的轉(zhuǎn)速比，反比于兩軸上齒輪的齒數(shù)比。兩軸的轉(zhuǎn)速比，反比

16、于兩軸上齒輪的齒數(shù)比。 變速箱中使用多組齒輪配合，可將主動軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行變速箱中使用多組齒輪配合，可將主動軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行各種減速輸出到從動軸，許多電機(jī)將齒輪箱直接裝各種減速輸出到從動軸，許多電機(jī)將齒輪箱直接裝在電機(jī)前部，作為電機(jī)的一部分使用。在電機(jī)前部，作為電機(jī)的一部分使用。 可以選用不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)動力矩的可以選用不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)動力矩的需要，也可以更換不同變比的電機(jī)齒輪箱部分。需要，也可以更換不同變比的電機(jī)齒輪箱部分。 將轉(zhuǎn)動鏈條套在兩個齒數(shù)不同的鏈軸上，可將轉(zhuǎn)動鏈條套在兩個齒數(shù)不同的鏈軸上，可將從動軸變速。我們知道速度和齒數(shù)成反比，將從動軸變速。我們知道速度和齒數(shù)成反比，

17、觀察自行車的腳蹬輪和后軸相連的小齒數(shù)從觀察自行車的腳蹬輪和后軸相連的小齒數(shù)從動輪便可一目了然。動輪便可一目了然。 變速自行車由多組齒輪構(gòu)成多變速機(jī)構(gòu)，來變速自行車由多組齒輪構(gòu)成多變速機(jī)構(gòu)，來改變自行車速度和驅(qū)動力，以適應(yīng)各種路況改變自行車速度和驅(qū)動力，以適應(yīng)各種路況的需要。的需要。 這是使用兩個直徑不同的皮帶輪來達(dá)到變速這是使用兩個直徑不同的皮帶輪來達(dá)到變速的目的，如圖的目的，如圖21所示。由于兩皮帶輪外圓所示。由于兩皮帶輪外圓周長不同，也可以達(dá)到速度變換的目的。周長不同，也可以達(dá)到速度變換的目的。 當(dāng)載荷過大時，皮帶會在皮帶輪上產(chǎn)生滑動，當(dāng)載荷過大時，皮帶會在皮帶輪上產(chǎn)生滑動，因而不適合做精

18、確的傳動，但是這種缺陷卻因而不適合做精確的傳動，但是這種缺陷卻使此類結(jié)構(gòu)具有過載保護(hù)功能，避免當(dāng)異常使此類結(jié)構(gòu)具有過載保護(hù)功能，避免當(dāng)異常情況發(fā)生時所造成的機(jī)械損壞。情況發(fā)生時所造成的機(jī)械損壞。 移動機(jī)構(gòu)，對可控機(jī)器人最基本的移動要求移動機(jī)構(gòu)，對可控機(jī)器人最基本的移動要求如下：如下： 當(dāng)以各種速度前進(jìn)或后退時，整體穩(wěn)定，當(dāng)以各種速度前進(jìn)或后退時，整體穩(wěn)定，不傾倒。不傾倒。 能按直線方式前進(jìn)或后退。能按直線方式前進(jìn)或后退。 左右轉(zhuǎn)彎半徑小。左右轉(zhuǎn)彎半徑小。 按程序指令快速前進(jìn)或迅速停止。按程序指令快速前進(jìn)或迅速停止。 單萬向輪結(jié)構(gòu)：即兩驅(qū)動輪加一萬向輪的三輪方單萬向輪結(jié)構(gòu)：即兩驅(qū)動輪加一萬向輪的

19、三輪方式，其中萬向輪又有前置或后置的區(qū)別。式，其中萬向輪又有前置或后置的區(qū)別。 雙萬向輪結(jié)構(gòu)：即兩驅(qū)動輪在后部，前部兩側(cè)各雙萬向輪結(jié)構(gòu)：即兩驅(qū)動輪在后部，前部兩側(cè)各裝萬向輪一個。裝萬向輪一個。 三驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)：即三個輪以三驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)：即三個輪以120。均勻分布在水。均勻分布在水平面上，任一驅(qū)動輪可以轉(zhuǎn)動或滾動兩種方式工作。平面上，任一驅(qū)動輪可以轉(zhuǎn)動或滾動兩種方式工作。當(dāng)機(jī)器人向任一方向移動時，處在運動方向線的第當(dāng)機(jī)器人向任一方向移動時，處在運動方向線的第三個輪停止轉(zhuǎn)動，而向平行于前進(jìn)方向滾動。這種三個輪停止轉(zhuǎn)動，而向平行于前進(jìn)方向滾動。這種輪的結(jié)構(gòu)比較特殊，作為前進(jìn)的驅(qū)動輪時，車輪由輪的結(jié)構(gòu)比較

20、特殊，作為前進(jìn)的驅(qū)動輪時，車輪由動力軸驅(qū)動轉(zhuǎn)動，而作為支撐的第三輪時，則構(gòu)成動力軸驅(qū)動轉(zhuǎn)動，而作為支撐的第三輪時，則構(gòu)成輪的著地小輪，繞本身小軸滾動。這種結(jié)構(gòu)的最大輪的著地小輪，繞本身小軸滾動。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是轉(zhuǎn)動半徑為零，在比賽場上機(jī)動靈活優(yōu)點是轉(zhuǎn)動半徑為零，在比賽場上機(jī)動靈活 四驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)：四驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)有兩種，四驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)：四驅(qū)動輪的結(jié)構(gòu)有兩種，一種是使用汽車方式，即四輪前后兩側(cè)對稱一種是使用汽車方式，即四輪前后兩側(cè)對稱分布。行駛穩(wěn)定，可控性好，但轉(zhuǎn)彎半徑大。分布。行駛穩(wěn)定，可控性好，但轉(zhuǎn)彎半徑大。另一種是使用以上介紹的特種輪，四輪對角另一種是使用以上介紹的特種輪，四輪對角線分布。這

21、種結(jié)構(gòu)的靈活性很好，效率也比線分布。這種結(jié)構(gòu)的靈活性很好，效率也比較高，但造價貴，設(shè)計、安裝要求也較高。較高，但造價貴，設(shè)計、安裝要求也較高。 履帶式移動結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特別履帶式移動結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特別好，轉(zhuǎn)彎半徑為零。但速度較慢，噪聲較大。好，轉(zhuǎn)彎半徑為零。但速度較慢，噪聲較大。 用兩個直齒輪直接嚙合的結(jié)構(gòu)，可使從動用兩個直齒輪直接嚙合的結(jié)構(gòu)，可使從動齒輪旋轉(zhuǎn)方向和主動齒輪完全相反。齒輪旋轉(zhuǎn)方向和主動齒輪完全相反。 如果在主動齒輪和從動齒輪問加過橋齒輪，如果在主動齒輪和從動齒輪問加過橋齒輪，三個齒輪直接嚙合，則從動輪的轉(zhuǎn)動方向?qū)⑷齻€齒輪直接嚙合，則從動輪的轉(zhuǎn)動方向?qū)⒑椭鲃虞喭耆?/p>

22、一致。和主動輪完全一致。 傘形齒輪可使主動輪和從動輪轉(zhuǎn)動直角發(fā)傘形齒輪可使主動輪和從動輪轉(zhuǎn)動直角發(fā)生變化。生變化。 蝸桿蝸輪兩者的旋轉(zhuǎn)方向為直角。蝸桿蝸輪兩者的旋轉(zhuǎn)方向為直角。 當(dāng)主動軸與從動軸相距較遠(yuǎn)時，可以使用皮當(dāng)主動軸與從動軸相距較遠(yuǎn)時，可以使用皮帶與皮帶輪，皮帶輪與皮帶間依靠張力形成帶與皮帶輪，皮帶輪與皮帶間依靠張力形成的摩擦力來傳遞動力。的摩擦力來傳遞動力。 設(shè)主動輪直徑為設(shè)主動輪直徑為D1，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為N1，從動輪直，從動輪直徑為徑為D2，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為N2 D1N1=D2N2 皮帶的安裝主要有兩種方式，最常用的是平皮帶的安裝主要有兩種方式，最常用的是平行式帶傳動，如圖行式帶傳動

23、，如圖22所示，從動軸與主動所示，從動軸與主動軸旋轉(zhuǎn)方向軸旋轉(zhuǎn)方向 一致一致 當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)軸相交，而角度較小時，可直接使當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)軸相交，而角度較小時，可直接使用皮帶傳遞動力。如圖用皮帶傳遞動力。如圖2.5 當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)軸交角很大時，兩軸中間要增加過當(dāng)兩旋轉(zhuǎn)軸交角很大時，兩軸中間要增加過橋輪橋輪 當(dāng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，使用環(huán)形橡膠帶。密環(huán)圈的當(dāng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，使用環(huán)形橡膠帶。密環(huán)圈的彈性雖不如橡膠帶，也可代用。彈性雖不如橡膠帶，也可代用。 當(dāng)兩軸距離較遠(yuǎn)而又無法找到合適的環(huán)形橡當(dāng)兩軸距離較遠(yuǎn)而又無法找到合適的環(huán)形橡膠帶時，也可用直徑為膠帶時，也可用直徑為23ram的聚胺酯橡的聚胺酯橡膠帶來代替，用火將兩接頭熔化后粘

24、接成環(huán)膠帶來代替，用火將兩接頭熔化后粘接成環(huán)形傳送帶使用。形傳送帶使用。 凸輪機(jī)構(gòu)的作用是將旋轉(zhuǎn)或直線運動轉(zhuǎn)換成凸輪機(jī)構(gòu)的作用是將旋轉(zhuǎn)或直線運動轉(zhuǎn)換成其他形式的運動。其他形式的運動。 平面凸輪可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成縱向運動。平面凸輪可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成縱向運動。在轉(zhuǎn)動軸上安裝凸輪，在凸輪外緣上安裝一在轉(zhuǎn)動軸上安裝凸輪，在凸輪外緣上安裝一個可以滾動的桿狀零件，俗稱推桿，推桿下個可以滾動的桿狀零件，俗稱推桿，推桿下部緊挨凸輪面，當(dāng)凸輪隨轉(zhuǎn)動軸作旋轉(zhuǎn)運動部緊挨凸輪面，當(dāng)凸輪隨轉(zhuǎn)動軸作旋轉(zhuǎn)運動時，推桿則作上下往復(fù)運動。為減少摩擦，時，推桿則作上下往復(fù)運動。為減少摩擦，在推桿下端安裝滾子。在推桿下端安裝滾

25、子。 移動凸輪可以將水平移動轉(zhuǎn)換為上下運動。移動凸輪可以將水平移動轉(zhuǎn)換為上下運動。當(dāng)滑板作左右水平運動時，安裝在平板上的當(dāng)滑板作左右水平運動時，安裝在平板上的推桿就會上下往復(fù)運動。推桿就會上下往復(fù)運動。 擺動機(jī)構(gòu)：將桿的一端固定在鞘軸上，而擺動機(jī)構(gòu)：將桿的一端固定在鞘軸上，而在動力轉(zhuǎn)軸上安裝一個橢圓形零件，此零件在動力轉(zhuǎn)軸上安裝一個橢圓形零件，此零件僅貼于擺桿下部，當(dāng)動力軸轉(zhuǎn)動時，擺桿就僅貼于擺桿下部，當(dāng)動力軸轉(zhuǎn)動時，擺桿就會產(chǎn)生上下運動，形如招手動作會產(chǎn)生上下運動，形如招手動作 安裝在動力軸上的凸輪形如半個橢圓形，當(dāng)安裝在動力軸上的凸輪形如半個橢圓形，當(dāng)動力軸轉(zhuǎn)動時，這個機(jī)構(gòu)就會產(chǎn)生緩慢上升

26、，動力軸轉(zhuǎn)動時，這個機(jī)構(gòu)就會產(chǎn)生緩慢上升，快速下降的運動。使用曲柄機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的往復(fù)快速下降的運動。使用曲柄機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的往復(fù)運動是比較平穩(wěn)的，而凸輪機(jī)械最大的特點運動是比較平穩(wěn)的，而凸輪機(jī)械最大的特點是能產(chǎn)生不均勻的往復(fù)運動，即運動具有一是能產(chǎn)生不均勻的往復(fù)運動，即運動具有一定的突變性。定的突變性。 最典形的曲柄例子是發(fā)動機(jī)的曲軸。曲軸通最典形的曲柄例子是發(fā)動機(jī)的曲軸。曲軸通過連桿和汽缸活塞相連，曲軸的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)過連桿和汽缸活塞相連，曲軸的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成活塞的上下往復(fù)運動。機(jī)器人使用偏心換成活塞的上下往復(fù)運動。機(jī)器人使用偏心輪結(jié)構(gòu)，在動力軸上固定一轉(zhuǎn)軸，而距輪中輪結(jié)構(gòu)，在動力軸上固定一轉(zhuǎn)軸，而距輪中

27、心一定的距離處，安裝一固定軸。心一定的距離處，安裝一固定軸。 導(dǎo)軌曲柄的滑動機(jī)構(gòu)：在驅(qū)動軸上連接一導(dǎo)軌曲柄的滑動機(jī)構(gòu)：在驅(qū)動軸上連接一曲柄，曲柄的另一端連接到帶有導(dǎo)軌的長桿曲柄，曲柄的另一端連接到帶有導(dǎo)軌的長桿上，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動時，長桿就會在導(dǎo)軌上實現(xiàn)上，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動時，長桿就會在導(dǎo)軌上實現(xiàn)往復(fù)運動。往復(fù)運動。 雙滑塊組合機(jī)構(gòu)：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，在雙滑塊組合機(jī)構(gòu)：在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，在滑塊部件上開一長槽，槽內(nèi)裝有固定的銷軸，滑塊部件上開一長槽，槽內(nèi)裝有固定的銷軸，滑塊上的長槽就可以起到導(dǎo)軌的作用。在曲滑塊上的長槽就可以起到導(dǎo)軌的作用。在曲柄滑塊的機(jī)構(gòu)中，通過兩個滑塊與曲柄組合，柄滑塊的機(jī)構(gòu)中，通過兩個

28、滑塊與曲柄組合，制成一種能夠?qū)崿F(xiàn)在直線上往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)。制成一種能夠?qū)崿F(xiàn)在直線上往復(fù)運動的機(jī)構(gòu)。 連桿機(jī)構(gòu)將長度不同的幾個桿絞鏈起來，并連桿機(jī)構(gòu)將長度不同的幾個桿絞鏈起來，并能靈活地轉(zhuǎn)動，將輸入的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成各能靈活地轉(zhuǎn)動，將輸入的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成各種形式的動作。種形式的動作。 曲柄擺桿機(jī)構(gòu)：此機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閾u曲柄擺桿機(jī)構(gòu)：此機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閾u擺運動或?qū)u擺運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。擺運動或?qū)u擺運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。 雙曲柄機(jī)構(gòu)：在驅(qū)動軸上安裝的曲柄的旋雙曲柄機(jī)構(gòu)：在驅(qū)動軸上安裝的曲柄的旋轉(zhuǎn)力的作用下，兩個連桿均作旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)力的作用下，兩個連桿均作旋轉(zhuǎn)運動。 平行四連桿機(jī)構(gòu)：平行四連桿機(jī)構(gòu)總是保

29、平行四連桿機(jī)構(gòu)：平行四連桿機(jī)構(gòu)總是保持相互平行運動。持相互平行運動。 連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及組合知識，連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及組合知識， 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：最基本的連桿機(jī)構(gòu)是由四曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：最基本的連桿機(jī)構(gòu)是由四個桿構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)，若將其中一個桿固個桿構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)，若將其中一個桿固定，將擺桿作成帶有導(dǎo)向槽定，將擺桿作成帶有導(dǎo)向槽(或滑塊或滑塊)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)并可以滑動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運動，并可以滑動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運動，即曲柄機(jī)構(gòu)中介紹的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。即曲柄機(jī)構(gòu)中介紹的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 這種機(jī)構(gòu)經(jīng)常用在機(jī)器人動作設(shè)計中，以曲這種機(jī)構(gòu)經(jīng)常用在機(jī)器人動作設(shè)計中，以曲柄滑塊為基礎(chǔ)，可以

30、形成許多構(gòu)思巧妙的動柄滑塊為基礎(chǔ)，可以形成許多構(gòu)思巧妙的動作機(jī)構(gòu)。作機(jī)構(gòu)。 根據(jù)競賽的規(guī)則要求，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膭幼鳈C(jī)根據(jù)競賽的規(guī)則要求，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膭幼鳈C(jī)構(gòu)，以滿足不同的競賽場合的需要。要求參構(gòu)，以滿足不同的競賽場合的需要。要求參賽隊員在深入了解基本動作機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，賽隊員在深入了解基本動作機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮集體的聰明才智和創(chuàng)新思維，靈活運用發(fā)揮集體的聰明才智和創(chuàng)新思維，靈活運用他們對凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)他們對凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及組合知識，設(shè)計制作出簡單、穩(wěn)定、動作及組合知識，設(shè)計制作出簡單、穩(wěn)定、動作順暢以及不易損壞的機(jī)械機(jī)構(gòu)，這是獲勝最順暢以及不易損壞的機(jī)械機(jī)構(gòu)，這

31、是獲勝最重要的條件。重要的條件。 使用鏈傳動：當(dāng)主動軸和從動軸距離較遠(yuǎn)時，使使用鏈傳動：當(dāng)主動軸和從動軸距離較遠(yuǎn)時，使用鏈條能準(zhǔn)確地傳遞運動。用鏈條能準(zhǔn)確地傳遞運動。 使用連桿機(jī)構(gòu)：采用曲柄擺桿機(jī)構(gòu)，擺桿前部連使用連桿機(jī)構(gòu)：采用曲柄擺桿機(jī)構(gòu)，擺桿前部連接提升物部分，后端連曲柄，當(dāng)驅(qū)動軸帶動曲柄作接提升物部分，后端連曲柄，當(dāng)驅(qū)動軸帶動曲柄作旋轉(zhuǎn)時，可使擺桿前端的物體部分上下運動。使用旋轉(zhuǎn)時，可使擺桿前端的物體部分上下運動。使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、平行曲柄機(jī)構(gòu)和多連桿組合機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、平行曲柄機(jī)構(gòu)和多連桿組合機(jī)構(gòu)，可以將動作力矩增加。可以將動作力矩增加。 使用帶傳動：將物體以一定壓力夾在兩寬幅傳動使用帶傳動：將物體以一定壓力夾在兩寬幅傳動帶中間，可以將物體做平移、傾斜移動或垂直移動。帶中間，可以將物體做平移、傾斜移動或垂直移動。 使用繩索傳動：使用釣魚線作為繩索來制作卷揚(yáng)使用繩索傳動：使用釣魚線作為繩索來制作卷揚(yáng)提升機(jī)構(gòu)，不僅簡單而且效果較好。提升機(jī)構(gòu)，不僅簡單而且效果較好。 使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：設(shè)使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：設(shè)A為一固定點，帶滑槽的為一固定點，帶滑槽的桿在其下部滑動。設(shè)桿在其下部滑動。設(shè)B為三層結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)動。為三層結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)動。C點保點保證帶滑槽的桿作直線運動。證帶滑槽的桿作直線運動。 使用曲柄擺桿機(jī)構(gòu)：鏟斗上部曲柄結(jié)構(gòu)可